[发明专利]一种有机膦酸修饰的NiO复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本公开提供了一种有机膦酸修饰的NiO复合光催化剂及其制备方法和应用，光催化剂为有机膦酸通过Ni‑O‑P键修饰在NiO上，其制备方法为：将NiO分散至有机膦酸的溶液中，室温下进行反应，获得有机膦酸修饰的NiO复合光催化剂，有机膦酸为苯基膦酸、4‑氨基苯膦酸或4‑溴基苯膦酸。本公开能够提升NiO的光催化效率。

技术领域

本公开属于光催化应用于环境领域，涉及一种有机膦酸修饰的NiO复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

随着全球能源需求的持续增长，寻找新能源的研究越来越受到人们的关注。氢能，它作为二次能源，具有清洁、高效、安全、可贮存、可运输等诸多优点，已普遍被人们认为是一种最理想的新世纪无污染的绿色能源，因此受到了各国的高度重视。1972年，首次发现TiO₂单晶电极光催化分解水从而产生氢气这一现象，从而揭示了利用太阳能直接分解水制氢的可能性，开辟了利用太阳能光解水制氢的研究道路。目前研究的光催化剂有钽酸盐、铌酸盐、钛酸盐、多元硫化物等。

氧化镍(Ⅱ)是一种常见的无机化合物，是二价镍的氧化物，化学式为NiO，呈绿色粉末。NiO是传统的p型半导体材料，带隙为3.5eV。经本公开发明人研究发现，NiO作为光催化剂的效率较低。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开的目的是提供一种有机膦酸修饰的NiO复合光催化剂及其制备方法和应用，能够提升NiO的光催化效率。

为了实现上述目的，本公开的技术方案为：

第一方面，一种有机膦酸修饰的NiO复合光催化剂，有机膦酸通过Ni-O-P键修饰在NiO上，所述有机膦酸为苯基膦酸(PPA)或苯基膦酸的衍生物，所述苯基膦酸的衍生物为4-氨基苯膦酸(PPA-NH₂)或4-溴基苯膦酸(PPA-Br)。

苯基膦酸或苯基膦酸的衍生物作为含有丰富电子的π键的小分子材料，通过Ni-O-P键牢固的锚定在NiO表面，改善材料表面的电子环境，从而提升NiO的光催化效率。

第二方面，一种有机膦酸修饰的NiO复合光催化剂的制备方法，将NiO分散至有机膦酸的溶液中，室温下进行反应，获得有机膦酸修饰的NiO复合光催化剂，所述有机膦酸为苯基膦酸、4-氨基苯膦酸或4-溴基苯膦酸。

本公开的制备方法简单能够将苯基膦酸、4-氨基苯膦酸或4-溴基苯膦酸牢固锚定在NiO表面的金属原子形成Ni-O-P键，改善材料表面的电子环境，提升所修饰材料的光催化效率。

第三方面，一种上述光催化剂或上述制备方法获得的光催化剂在光催化分解水制氢中的应用。

第四方面，一种光解水制氢的方法，利用上述光催化剂或上述制备方法获得的光催化剂，以三乙醇胺作为牺牲剂，在全光条件下，将水降解制备成氢气。

本公开的有益效果为：

1.本公开首次苯基膦酸或苯基膦酸的衍生物对NiO制备获得光催化剂，苯基膦酸或苯基膦酸的衍生物进行修饰，苯基膦酸或苯基膦酸的衍生物含有丰富电子的π键的小分子材料，改善材料表面的电子环境，从而提升所NiO的光催化效率。

2.本公开的制备方法制备条件温和，室温下就可获得产率较高的产物，环保污染小，显著提高了光催化剂的性能，适用工业生产。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开的实施例1～3中NiO及有机磷酸修饰的NiO的粉末X射线衍射图谱；